一種異形支架焊裝車削的加工改進

孟祥喜 胡中輝 張全民

摘 要：高壓開關設備中的黑色金屬焊接異形支架零件焊接后要求加工精度高，多用于傳動部位，對零件加工的尺寸精度、粗糙度要求較高，傳統的加工方式有諸多缺陷，文章對該加工方式進行了改進。

關鍵詞：異形；支架焊裝車削；加工；改進

中圖分類號：TH112.7；TG751.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0009-02

1 支架焊裝

高壓開關設備中的黑色金屬焊接異形支架零件，如圖1所示，焊接后要求加工精度高，多用于傳動部位，對零件加工的尺寸精度、粗糙度要求較高。常規加工方式是采用先進的復合中心加工，但是由于結構復雜，在加工中心加工仍需要多次裝卡。對于該類異形支架焊裝，在加工中心加工深孔已經有較大難度，況且還需要再加工兩處精密外圓，精密外圓加工不是加工中心的強項，精度難以保證，效率較低。因此，常規方式難以實現。為有效解決這一生產難題，彌補加工中心短板，需要在車床開發一種簡潔、高效的加工方式。

2 零件的加工難點分析

①165深Φ34.5內孔粗糙度Ra6.3難以保證，加工效率較低，且呈明顯錐度。

②該零部件為異型件，常規車削加工時轉速不能太高，否則不安全且Φ18（-0.05，-0.077 mm）外圓加工后成為橢圓，粗糙度不合格。

③內孔加工后由于粗糙度不合格，經常需要鉗修，鉗修費時費力。

3 制定改進方案

制作一套異形支架焊裝在車床加工的車具，用于精密、高效加工該類支架焊裝的深孔和精密外圓加工。技術方案如下：

①設計一種配重可調、高效車具，使零部件轉動時達到動平衡，減小振動提高轉速，從而在普通車床實現外圓高效和精密加工。

②改進兩頂裝卡方式為一夾一頂，進一步提高系統剛性，減小振動。

③設計一種車刀，采用特制調質刀桿，采用YT15可裝卸刀片，提高超長深孔加工刀具剛性及加工效率，并配合刀片刃磨到適合加工的角度，保證粗糙度合格。

④設計一種車具，解決采用傳統裝卡方式造成的深孔加工時切屑排屑不暢問題，提高加工效率。

4 方案實施情況

①設計一種配重可調、高效、精密車具，使零部件轉動時達到動平衡，同時改進兩頂裝卡方式為一夾一頂方式。如圖2所示。

不采用配重塊，支架焊裝重心不在回轉軸線上，兩頂時支架焊裝總是自然偏向較重一端，主軸旋轉時也會受到這個偏心質量產生的離心力影響發生振動。配重系統包括壓蓋、配重塊、連接螺栓。配重塊及壓蓋上加工有止口，便于快速對中定位及保證轉動時不會出現縱向松動。

通過現場試驗，車削配重塊，最終確定合適的配重塊重量，轉動支架焊裝使其可停在任意位置，即達到了動平衡，可避免銷軸φ18（-0.05，-0.077 mm）尺寸車削后成橢圓狀。轉速由原來的160轉/min，提高至710轉/min，有效提高了切削速度和加工效率，同時提高了零件加工精度。

同時，采用開口套和頂尖的一夾一頂裝卡方式替代兩頂裝卡方式，進一步加強了系統的剛性，減小了振動，提高了車削時的安全性。采用開口定位銅套夾緊一側支架焊裝轉動軸3，另一側采用頂尖頂緊，配重車具組件安裝后支架焊裝轉動達到動平衡狀態，轉動無明顯顫抖，加工支架焊裝轉動軸3時較原來兩頂裝卡方式采用撥叉驅動更可靠。兩頂裝卡方式，如圖3所示，一夾一頂裝卡方式，如圖4所示。

②設計一種車刀，采用高剛性合金刀桿，提高超長深孔加工表面質量及效率。特制合金刀桿，如圖5所示，空心結構定位胎具，如圖6所示。

常規工具鋼等刀柄直徑只有φ20左右，剛度不足，在加工φ34深孔時容易出現顫抖和讓刀，導致φ34精孔加工后刀紋嚴重，左右兩端φ34孔尺寸大小不一，呈錐形孔。特制硬質合金刀桿直徑φ30，剛度足夠減輕了刀桿顫抖和變形。

首先， 車床卡盤卡右端Φ50外圓，車左端Φ100外圓及M85×2螺紋，調頭卡φ100精車外圓平另一端面保證總長。為加工支架焊裝導向桿1中的φ34±0.1×165深孔準備定位螺紋。

然后，裝卡定位胎具，將支架焊裝上的M85×2螺紋與定位胎具上M85×2外螺紋擰緊。定位胎具采用空心結構，中間為φ35通孔，便于加工φ34±0.1×165深孔時排出金屬屑。同時，胎具裝卡定位基準一次加工成型，精度高，且帶自鎖功能。車削加工時，轉速由原來的100轉/min，提高至240轉/min，可提高深孔加工表面粗糙度。采用特制合金刀桿配合經過特殊刃磨的YT15刀片加工支架焊裝導向桿1，可保證關鍵尺寸φ34±0.1 mm，保證粗糙度Ra6.3。支架焊裝導向桿1材質為35CrMo棒材，材料硬且粘，常規工具鋼等切削過程中容易出現刀具刃口磨損，導致加工表面質量下降。經過特殊刃磨的YT15刀片采用可裝卸結構，硬質合金刀片YT15加工35CrMo合金鋼避免了刀具頻繁磨損，車刀副切削刃采取8～12 °設計更鋒利，如圖7所示。有效減輕了副后刀面的磨損，可裝卸結構可以實現快速更換刀片，有效減少停工等待時間，提高了加工效率。如圖8所示。

改進前，內孔加工后雖經過鉗修處理仍然十分粗糙，尺寸及粗糙度不能滿足圖紙和質量要求；改進后內孔一次加工成型，無需鉗修即可滿足要求。改進前，如圖9所示。改進后，如圖10所示。

③加工參數前后對比，見表1。

5 結 語

通過該工藝改進課題，采取自制配重工裝，改進裝卡工裝和方式，自制刀桿，修磨車刀副切削刃，優化切削參數等一系列措施，解決了異型件，車削時轉速不能太高、外圓加工后成橢圓、粗糙度不合格、加工效率低等問題。 保證深孔加工粗糙度和尺寸精度的同時提高了加工效率。通過這類支架焊裝的加工研究，為提高異型件的車床工藝能力做出了有益探索。

參考文獻：

[1] 解海濱.鍛鋼冷軋輥切削加工工藝改進研究[J].機械設計與制造，2008，（5）.